Pengertian Generator Induksi dan Prinsip Kerjanya


Pengertian Generator Induksi

Generator induksi adalah mesin induksi yang bekerja sebagai generator. Oleh karena itu mesin induksi mempunyai persamaan dan konstruksi yang sama untuk generator ataupun untuk motor. Untuk menghasilkan tegangan, generator ini perlu mendapat eksitasi dari sumber luar. Salah satu syarat utama agar tegangan dapat terbentuk pada generator induksi adalah jika kecepatan rotor (Nr) melebihi kecepatan sinkron (Ns). Ketika kecepatan rotor lebih tinggi dari kecepatan sinkron, slip akan menjadi negatif, dan mesin akan menghasilkan daya serta tegangan.


Selain itu, dalam menghasilkan tenaga, generator induksi juga memerlukan daya remanensi magnet pada rotor. Prinsip kerja generator induksi didasarkan pada induksi elektromagnetik, di mana rotornya diputar lebih cepat secara mekanis daripada kecepatan sinkron, sehingga menghasilkan slip negatif. Generator ini dapat beroperasi pada putaran yang rendah dan tidak tetap kecepatannya.


Kelebihan penggunaan generator induksi dibandingkan dengan generator konvensional termasuk ukuran dan harga yang lebih terjangkau, tidak memerlukan sumber daya AC eksternal, memiliki proteksi terhadap risiko kelebihan beban dan hubung singkat, serta keuntungan lainnya. Karena itu, generator induksi sering digunakan dalam sistem tenaga listrik yang terisolir. Dalam sistem seperti itu, generator induksi dapat menghasilkan penguatan sendiri, yang membuatnya dikenal sebagai generator induksi berpenguat sendiri.


Generator induksi mampu menghasilkan tegangan bahkan saat kecepatan putaran dan sumber daya masuknya tidak stabil. Oleh karena itu, generator ini semakin populer sebagai pembangkit energi, terutama untuk sumber daya tidak terbarukan, terutama di daerah-daerah terpencil yang tidak terhubung dengan jaringan listrik.


Untuk mengoperasikannya, generator induksi memerlukan eksitasi dengan tegangan yang memimpin. Ini sering dilakukan dengan menghubungkan generator ke sistem tenaga yang sudah ada. Pada generator induksi yang bekerja secara mandiri, bank kapasitor diperlukan untuk menyediakan daya reaktif. Daya reaktif yang disediakan harus setara atau lebih besar dari yang diperlukan oleh mesin saat beroperasi sebagai motor. Seiring dengan penambahan kapasitansi, tegangan terminal generator akan meningkat.


Namun, ada beberapa keterbatasan saat mesin induksi berfungsi sebagai generator. Karena tidak ada medan terpisah, generator induksi tidak mampu menghasilkan daya reaktif. Sebagai gantinya, generator ini mengonsumsi daya reaktif, sehingga sumber eksternal harus terus tersambung untuk menjaga medan magnet statornya. Sumber daya eksternal ini juga bertanggung jawab atas pengaturan tegangan terminal generator. Tanpa aliran medan, generator induksi tidak dapat mengendalikan tegangan keluarannya sendiri, dan biasanya diatur oleh sistem tenaga tempatnya terhubung.


Prinsip Kerja Generator Induksi

Prinsip kerja generator induksi adalah kebalikan daripada saat mesin induksi bekerja sebagai motor. ketika mesin berfungsi sebagai motor, kumparan stator diberi tegangan tiga fasa sehingga akan timbul medan putar dengan kecepatan sinkron (ns). Namun jika motor berfungsi sebagai generator, pada rotor motor diputar oleh sumber penggerak dengan kecepatan lebih besar daripada kecepatan sinkronnya. Bila suatu konduktor yang berputar didalam medan magnet (kumparan stator) akan membangkitkan tegangan sebesar

Generator Induksi



Dimana :

e = tegangan induksi yang dihasilkan (volt)

B = fluks magnetik (weber)

l = panjang konduktor yang dilewati medan magnet (m)

v = kecepatan medan magnet melewati konduktor (m/s)

Dan bila dihubungkan ke beban akan mengalirkan arus. Arus pada rotor ini akan berinteraksi dengan medan magnet pada kumparan stator sehingga timbul arus pada kumparan stator sebagai reaksi atas gaya mekanik yang diberikan. 

Pada proses perubahan motor induksi menjadi generator induksi dibutuhkan daya reaktif atau daya magnetisasi untuk membangkitkan tegangan pada terminal keluarannya. Dalam hal ini yang berfungsi sebagai penyedia daya reaktif adalah kapasitor yang besarnya disesuaikan dengan daya reaktif yang diperlukan.

Kebutuhan daya reaktif dapat dipenuhi dengan memasang suatu unit kapasitor pada terminal keluaran, dimana kapasitor menarik daya reaktif kapasitif atau dengan kata lain kapasitor memberikan daya reaktif induktif pada mesin induksi. Kerja dari kapasitor ini dapat dipandang sebagai suatu sistem penguat (eksitasi) sehingga generator induksi juga dikenal dengan sebutan generator induksi penguatan sendiri (self excited of induction generator).

Hal terpenting yang harus diperhatikan dalam kinerja generator induksi adalah fluksi sisa atau medan magnet pada kumparan stator, dimana tanpa adanya fluksi sisa ini proses pembangkitan tegangan tidak akan tejadi.

Dengan adanya fluksi sisa ini dan perputaran rotor akan menimbulkan tegangan induksi pada rotor. Tegangan induksi ini akan terinduksi pula pada sisi stator dan akan menimbulkan arus yang akan mengisi kapasitor hingga terjadi keseimbangan.

Keseimbangan tersebut ditandai dengan titik pertemuan antara lengkung magnetisasi dengan garis reaktansi kapasitif seperti terlihat pada gambar di bawah ini . Lengkung magnetisasi tersebut terjadi akibat adanya kejenuhan inti besi dari generator.

Pada generator induksi tidak terdapat hubungan listrik antara stator dengan rotor, karena arus pada rotor merupakan arus induksi.

Sehingga prinsip kerjanya dapat di simpulkan bahwa :

  1. Bila sumber tegangan yang dipasang pada kumparan stator, akan timbul medan putar dengan kecepetan Ns =120f / p
  2. Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduksi pada rotor
  3. Akibatnya pada rotor akan timbul ggl induksi
  4. Karena rotor merupakan rangkaian yang tertutup maka ggl induksi akanmengalirkan arus ( I)
  5. Adanya arus (I) dalam medan magnet akan menimbulkan gaya pada rotor
  6. Pada kopel muka yang dihasilkan oleh gaya pada rotor cukup besar memikulkopel beban , rotor akan berputar searah dengan putar rotor
  7. Seperti yang telah dijelaskan, ggl induksi akan timbul karena terpotongnya rotor atau medan putar stator, artinya ggl induksi timbul diperlukan adanya perbedaan antara kecepatan medan putar stator (Ns) dan kecepata berputarnya rotor (Nr)
  8. Perbedaan kecepatan antara Nr dan Ns disebut slip
  9. Besarnya Nr (kecepatan rotor) lebih besar daripada Ns (kecepatan stator)
  10. Rumus slip dinyatakan dalam
Generator Induksi


Aplikasi Generator Induksi

Meskipun telah dikenal sejak awal abad ke-20, penggunaan generator induksi menurun secara signifikan antara tahun 1960-an dan 1970-an. Namun, mereka membuat kembalinya setelah kenaikan harga minyak yang drastis pada tahun 1973. Karena biaya energi yang tinggi, efisiensi dalam pemanfaatan energi menjadi sangat penting dalam ekonomi industri. Generator induksi menjadi pilihan ideal untuk aplikasi semacam ini karena membutuhkan sedikit perawatan dan kontrol sistem.


Berkat sederhananya dan ukuran yang relatif kecil per kilowatt daya yang dihasilkan, generator induksi juga sangat berguna dalam kincir angin kecil. Banyak kincir angin komersial dirancang untuk beroperasi secara paralel dengan sistem tenaga besar, menyuplai sebagian dari total kebutuhan daya konsumen. Dalam pengoperasian semacam itu, sistem tenaga dapat mengatur tegangan dan frekuensi, sementara kapasitor statis digunakan untuk koreksi faktor daya.

Next Post Previous Post
No Comment
Add Comment
comment url